区寿年出生于1902年，广东罗定人，是著名将领蔡廷锴的外甥。19岁的时候，他进入舅舅所在的粤军第一师第四团第三营第十一连，担任了文书。一段时间后，区寿年在舅舅的保送下前往粤军阳江军事教习所学习，毕业后重返粤军，担任了十一连司务长、排长、连长等职务。
大革命时期，区寿年进入“铁军”，担任了第四军第十师第二十八团第一营连长，随军参加了北伐。1927年，大革命失败后，区寿年还参加了在南昌的武装反抗国民党的斗争，不过，在工农革命队伍南下过程中，他脱离了大部队，并继续追随舅舅，担任了第11军24师70团团长、第60师120旅旅长等职务。
期间，区寿年还参加了加粤桂战争以及中原大战，11军也几经改编，在中原大战后被改编为19路军，同时，区寿年也逐渐在国民党部队中站稳了脚跟。1931年，19路军扩编，他晋升为78师师长。
1931年，九一八事变之后，19路军被调到上海，区寿年也随部前往上海，驻守在闸北、吴淞、南翔一带，当时日本侵略者极其嚣张，要求19路军后撤三十公里，甚至何应钦也前往上海，劝说19路军后撤，但遭到拒绝。在这件事上，区寿年也保持了坚定的立场与原则，并说：“如果真的要撤退，宁可不再做军人，回家种红薯好了！”
1932年，一·二八淞沪抗战期间，区寿年率领78师奋力抵抗日本侵略者，在一众将士的努力下，这场仗一直打了三十三天，虽然最终是国民党部队撤出上海，但却沉重打击了日本侵略者的嚣张气焰，粉碎了他们四小时攻下上海的狂言。
1933年11月，区寿年率领78师参加了福建反蒋的斗争，在这之后，19路军遭到国民党的针对，蒋光鼐、蔡廷锴宣布下野，19路军的番号也被取消。在这种背景下，区寿年前往香港，一段时间后又前往德国学习军事。
1936年，桂系大规模扩军，并且重建了19路军，区寿年继续担任重建的78师师长，并依附桂系从事反蒋工作。1937年年初，蒋桂和解之后，19路军的三个师缩编为一个师26师，区寿年担任了26师师长。
全面抗战爆发后，区寿年先后参加了淞沪会战、徐州会战以及武汉会战，后又被保送到陆军大学的将官班学习，毕业后赋闲了一段时间。解放战争时期，区寿年继续追随国民党，站在了人民的对立面，并担任了第6“绥靖”区副司令官以及第7兵团司令等职务。
在1948年的豫东战役期间，他兵败被俘。值得一提的是，区寿年当时是在坦克上被俘的，被俘后，他对华野的战士说：“带我去见粟裕。”结果被不认识他的战士打了一顿。此后区寿年被带到粟裕身边，粟裕还专门询问了他对战局的看法，区寿年建议见好就收，粟裕却对着他摇了摇头……
被俘之后的区寿年被关押起来接受改造，经过两年改造后，也就是1950年，他获释恢复了自由。在这之后，区寿年陆续担任了广州市政协委员以及广州市政协常委等职务，并积极参政议事。晚年的区寿年主要生活在广州，于1957年因病去世，终年55岁。